A lei de Planck descreve adequadamente a radiação de corpo negro através da equação
. Quais hipóteses Planck adotou para resolver o problema da radiação de corpo negro?
Passo 1
Beleza, vamos lá! A questão pede para a gente falar sobre as hipóteses que o Planck usou para resolver o problema da radiação de corpo negro, que é descrito pela equação
. Basicamente, estamos falando sobre como Planck conseguiu explicar como os corpos negros emitem radiação, o que foi um grande passo na física. Para resolver isso, vamos precisar entender conceitos de física quântica e teoria da radiação.
Passo 2
Primeiro, é importante saber que antes de Planck, os cientistas tinham um problema chamado de “catástrofe ultravioleta”. Isso acontecia porque as leis clássicas previam que a intensidade da radiação emitida por um corpo negro aumentaria infinitamente para comprimentos de onda menores (ultravioleta), o que claramente não acontece na realidade.
Passo 3
Para resolver esse problema, Planck fez uma ideia revolucionária: ele sugeriu que a energia não é emitida de forma contínua, mas sim em pacotes discretos chamados “quanta”. Isso significa que a energia só pode ser trocada em quantidades específicas, e não em qualquer valor possível.
Passo 4
Além disso, Planck assumiu que a energia desses quanta está diretamente relacionada à frequência da radiação emitida. A relação que ele propôs é dada por:
Onde:
-
é a energia do quantum, -
é a constante de Planck, -
é a frequência da radiação.
Passo 5
Outra hipótese de Planck foi que os osciladores (partículas que emitem radiação) dentro do corpo negro podiam somente ter energias múltiplas desses quanta. Ou seja, a energia desses osciladores era restrita a valores discretos, exatamente como os quanta que ele propôs.
Passo 6
Com essas hipóteses, Planck conseguiu derivar a fórmula correta para a distribuição da radiação de corpo negro, que concorda perfeitamente com as observações experimentais. Isso marcou o nascimento da teoria quântica, revolucionando a física como a conhecemos.
Resposta
As hipóteses adotadas por Planck para resolver o problema da radiação de corpo negro foram:
- A energia é emitida e absorvida em quantidades discretas chamadas quanta.
- A energia de cada quantum é diretamente proporcional à frequência da radiação, conforme
. - Os osciladores no corpo negro só podem ter energias múltiplas desses quanta.